無機(jī)化學(xué)核心教程—分子結(jié)構(gòu)

1、無機(jī)化學(xué)核心教程分子結(jié)構(gòu)作業(yè)：PP134-135：3（1）-（3）8（3），（5），9，16Molecule Structure主要內(nèi)容：離子的電荷、電子結(jié)構(gòu)和半徑共價(jià)鍵理論： 1 現(xiàn)代價(jià)鍵理論，雜化軌道理論 2 分子軌道理論分子結(jié)構(gòu)與分子間作用力。晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介。第一節(jié) 離子鍵1、離子鍵是怎么形成的？2、離子鍵有什么特點(diǎn)？一、離子鍵的形成與特點(diǎn)：3、晶格能NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)U = 788kJ/mol二、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑1、離子的電荷與原子或原子團(tuán)失去或得到的電子數(shù)相關(guān)。2、離子的電子構(gòu)型2電子構(gòu)型8電子構(gòu)型18電子構(gòu)型18+2電子構(gòu)型9-17電子構(gòu)型3、離

2、子半徑： 同一周期：Na+ Mg2+ Al3+ 同一主族：Li+ Na+ K+ Rb+ Fe3+ 陽離子：10-170pm，陰離子：130-260pm 鑭系和錒系收縮第二節(jié) 共價(jià)鍵一、經(jīng)典Lewis理論：O:Cl:O:O:-配位鍵二、現(xiàn)在價(jià)鍵理論：1、氫分子的形成：H2分子是怎樣形成的？ 推斥態(tài)基態(tài)r(pm)系統(tǒng)能量E(kJ/mol)0-388-4588774形成共價(jià)鍵的條件：原子軌道重疊部分的符號(hào)必須相同+-+-2=022、現(xiàn)代價(jià)鍵理論的要點(diǎn)： 只有自旋方向相反的單電子可以 形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵(同號(hào)重疊)。 共價(jià)鍵具有飽和性和方向性。只有未成對(duì)電子可以形成共價(jià)鍵。原子軌道重疊的最大重疊原理。+

3、-+- +-+重疊程度最大3、共價(jià)鍵的類型：頭碰頭(ss，spx， px px)鍵：鍵：肩并肩(pypy , pz pz )+-+-+- 鍵和鍵例：N2中的N原子是怎樣成鍵的？7N：1s22s22p3pxpypzyz鍵與鍵之間的區(qū)別如何？ 雙鍵 鍵+鍵 叁鍵 鍵+ 2鍵規(guī)律： 單鍵： 重鍵： 鍵（構(gòu)成分子的骨架） 配位共價(jià)鍵： :NH3 + H+ NH4+4、共價(jià)鍵的參數(shù)： 鍵能（自學(xué)） 鍵長(zhǎng)（自學(xué)） 鍵角（自學(xué)） 鍵的極性：大小取決于成鍵的兩個(gè)原子的電負(fù)性之差；差值越大，鍵的極性越大。 H3C+Cl-非極性共價(jià)鍵：成鍵電子云密集在兩核的中間位置，正負(fù)電荷重心重合。極性共價(jià)鍵：成鍵電子云不是平

4、均分配在成鍵兩個(gè)原子之間的共價(jià)鍵，正負(fù)電荷重心不重合。HHHCl非極性鍵極性鍵為什么CH4的分子構(gòu)型是正四面體？2px2py2pzC2sVB法不能解釋甲烷分子的構(gòu)型。三、雜化軌道理論：1、雜化軌道理論的要點(diǎn)：概念：雜化（hybridization） 雜化軌道（hybrid orbital） 在形成共價(jià)鍵過程中，由于原子間的相互影響，同一個(gè)原子中參與成鍵的幾個(gè)能量相近的原子軌道可以重新組合，重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等的，成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道。 成鍵能力增強(qiáng)。 雜化軌道可形成鍵。 雜化軌道盡量遠(yuǎn)離（最大夾角，最小排斥）S軌道 P軌道 雜化軌道2px2py2pzC2s2、雜化軌道類型

5、及實(shí)例：雜化（sp3)1 （sp3)1 （sp3)1 （sp3)1激發(fā)態(tài)基態(tài) 雜化軌道 sp3 雜化軌道（CH4分子構(gòu)型的解釋。） 2s22px12py12pz0 激發(fā)2s12px12py12pz1C 正四面體鍵角 10928 sp2 雜化軌道實(shí)驗(yàn)測(cè)定，BF3分子有3個(gè)完全等同的B-F鍵，鍵角為120，分子構(gòu)型為正三角形，試說明之。2px2py2pzB2s 2s22px12py02pz0 激發(fā)2s12px12py12pz0重新組合雜化（sp2)1 （sp2)1 （sp2)1 2pz0鍵角 120 0平面ZB原子的sp2雜化軌道。F原子的p軌道。120正三角形3、sp雜化軌道實(shí)驗(yàn)測(cè)定，BeCl2

6、分子有2個(gè)完全等同的Be-Cl鍵，鍵角為180，分子構(gòu)型為直線型，試說明之。2px2py2pzBe2s 2s22px02py02pz0 激發(fā)2s12px12py02pz0重新組合雜化(sp)1 (sp)1 2py0 2pz0鍵角 180 0直線型YZBe C2H2的分子構(gòu)型直線型，問其成鍵的情況如何？重新組合雜化(sp)1 (sp)1 2py1 2pz1 2s22px12py12pz0 激發(fā)2s12px12py12pz1C直線型鍵角 180YZ spd 雜化軌道：能量相近的(n-1)d與ns、np軌道組合成spd雜化軌道。雜化類型 dsp2 sp3d d2sp3或sp3d2 雜化軌道數(shù)： 4

7、5 6 空間構(gòu)型：平面四方形 三角雙錐 正八面體實(shí)例： Ni(CN)42- PCl5 Fe(CN)63- 等性雜化和不等性雜化：NH3分子的空間構(gòu)型N原子的雜化狀態(tài)：sp3不等性雜化N : 2s2 2p3三角錐形雜化NHHH含有較多2s軌道成分，不是分子構(gòu)型的組成。等性雜化(equivalent hybridization) 雜化后所形成的雜化軌道的能量完全相同。不等性雜化(nonequivalent hybridization) 雜化后所形成的雜化軌道的能量不完全相同。例：實(shí)驗(yàn)測(cè)定，H2O分子有2個(gè)H-O鍵，鍵角為10445，分子構(gòu)型為V字型，試說明之。8O：1s22s22p4sp3不等性雜

8、化雜化OHH:.10445V形含有較多2s軌道的成分。含有較多2s軌道的成分。5B：2s22p1正三角形， sp2 等性雜化BCl3：練習(xí)題16S：3s23p4V型，sp3不等性雜化H2S：1、指出分子構(gòu)型和雜化類型。2、下列分子中，C原子與H原子鍵合時(shí)采取sp3-s重疊方式的是A、CH4B、C2H2C、C2H4D、C2H61、理論要點(diǎn)：ABn空間構(gòu)型取決于A的價(jià)電子層中各電子對(duì)間的相互作用力中心原子形成鍵的電子對(duì)和孤電子對(duì)四、價(jià)層電子對(duì)互斥理論：例：NH37N： 1s22s22p3價(jià)層電子對(duì)：5+32=4sp3不等性雜化三角錐形要點(diǎn)：價(jià)層電子對(duì)數(shù)目=中心原子價(jià)層電子數(shù)+配體共用電子數(shù)2根據(jù)中

9、心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，判斷分子的空間構(gòu)型。P109-表6-5考慮多重鍵中鍵的影響。規(guī)定、作為配體，鹵素和H原子提供一個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子。規(guī)定、作為中心原子，鹵素原子提供7個(gè)電子，氧族元素的原子提供6個(gè)電子。規(guī)定、復(fù)雜離子，處理時(shí)應(yīng)考慮離子所帶電荷數(shù)。規(guī)定、計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，剩下的1個(gè)電子當(dāng)作一對(duì)電子。規(guī)定、雙鍵、叁鍵作一對(duì)電子處理。例1試判斷SO42-、H2S的空間構(gòu)型。A 價(jià)層電子對(duì)：6+22=4正四面體2-B 價(jià)層電子對(duì)：2+62=4孤對(duì)電子數(shù)目=2SHH:.V形例2試判斷HCHO、HCN的空間構(gòu)型。A 價(jià)層電子對(duì)：HCHO一對(duì)成鍵電子一對(duì)成鍵電子雙鍵作1對(duì)電子看待共三對(duì)，無孤

10、對(duì)電子，平面三角形B 價(jià)層電子對(duì)：HCN一對(duì)成鍵電子叁鍵作1對(duì)電子看待共兩對(duì)，無孤對(duì)電子，直線形 O2分子為什么具有順磁性？1、理論要點(diǎn)： 分子中的所有電子在整個(gè)分子空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不從屬于某個(gè)單一的原子。原子軌道：?jiǎn)魏讼到y(tǒng)，A.O.(s，p，d等)分子軌道：多核系統(tǒng)，M.O. (，)五、分子軌道理論： 成鍵分子軌道和反鍵分子軌道。+ + -+ E* 原子軌道線性組合應(yīng)遵循三條原則A 對(duì)稱性匹配原則組合方式：s-s，s-px, px- px ()py- py , pz- pz ()+-+-+-+-+-+-+-+-+-+對(duì)稱性匹配H：1sF：1s2s2pE這兩個(gè)軌道能量相近，能進(jìn)行組合。B 能量近似

11、原則8O：1s22s22p48O：1s22s22p42S2S*2Px *2Px2Py *2Py2Pz2Pz *1S 1S*C 最大重疊原則概率密度：組合前：a2+ b2組合后：2 =（a+ b）2= a2+ b2+2 ab2 =（a- b）2= a2+ b2 - 2ab 能級(jí)與電子排布能級(jí)次序由分子光譜實(shí)驗(yàn)來確定。電子排布服從三原則。 鍵級(jí)表示鍵的牢固程度成鍵軌道上的電子數(shù)反鍵軌道上的電子數(shù)2可以是分?jǐn)?shù)2、簡(jiǎn)單同核雙原子分子的分子軌道能級(jí)圖： E2p-E2s 1500O2、F22s2p不發(fā)生相互作用1s1s*2s2s*2px2py=2pz2py*=2pz*2px*1s1s2s2s2p2p2py

12、2pz2px. O2 F2E2p-E2s1500Li2、Be2、B2、C2、N2，2s2p發(fā)生相互作用1s1s*2s2s*2py=2pz2px2py*=2pz*例3H2+和He2能否存在？B2又如何？H2+：(1S)1鍵級(jí)=1/2He2：(1S)2(1S *)2鍵級(jí)=0B 2：(1S)2(1S *)2(2S)2 (2S*)2(2Py)1(2Pz)1鍵級(jí)=12、雜化類型： 分析中心原子的最外層電子組態(tài) 中心原子處在同一族，其雜化類 型相同小結(jié):1、現(xiàn)代價(jià)鍵理論：電子配對(duì)，飽和性和方向性。雜化理論:空間構(gòu)型。3、VSEPR法:、計(jì)算A上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不含孤對(duì)電子對(duì)稱結(jié)構(gòu)含孤對(duì)電子不對(duì)稱結(jié)構(gòu)價(jià)層電子

13、對(duì)4、分子軌道理論的小結(jié)： 電子運(yùn)動(dòng)是離域的。 符合三原則的n個(gè)原子軌道可以 組合等數(shù)目的分子軌道。 根據(jù)電子排布的三原則，可得出 分子軌道電子排布式。 鍵級(jí)的大小表示分子中鍵的強(qiáng) 弱，從而確定分子的穩(wěn)定性。第三節(jié) 分子間的作用力一、分子的極性與極化1、分子的極性：HHHCl 正、負(fù)電荷重心重合。正、負(fù)電荷重心不重合。BFFFOHH非極性分子極性分子偶極矩：=qdd+q-q鍵的極性與分子的極性有什么聯(lián)系？2、分子的極化（ 0）( +)永久偶極誘導(dǎo)偶極- +- +ClH -ClH- +- +- +- +分子間的互相作用也可增加分子的偶極。二、van der Waals力：分子間存在的作用力，只有

14、化學(xué)鍵能的1/101/1001、取向力取向力永久偶極的取向而產(chǎn)生的分子間吸引力。- +- +- +- +存在于極性分子之間。2、 誘導(dǎo)力- +相當(dāng)于外電場(chǎng)(1+)(2+)102 0()(2)1=02 0- +- +- +- +- +- +誘導(dǎo)力存在于什么分子之間？3、色散力+ -+ - +- +瞬間偶極分子正負(fù)電荷重心發(fā)生瞬間相對(duì)位移。色散力瞬間偶極間的相互作用力。色散力存在于什么分子之間？例：F2、 Cl2、 Br2、 I2熔沸點(diǎn)順序？ 總結(jié)：不同極性的分子之間存在著什么類型的作用力？哪種力是主要因素？對(duì)于多數(shù)分子，色散力是主要的，誘導(dǎo)力和取向力都較小。這是因?yàn)樵诖罅糠肿拥木奂w中，由于熱運(yùn)

15、動(dòng)，分子的永久偶極和誘導(dǎo)偶極的方向是絮亂的，其作用力抵消和很多。分子的瞬間偶極雖然很小，存在的時(shí)間很短，但是不斷地重復(fù)發(fā)生，又不斷地相互誘導(dǎo)和吸引，因此不管分子處在什么方向，由瞬間偶極產(chǎn)生的相互作用力總是存在，所以一般來說，分子間以色散力為主。 三、氫鍵：HF裸露的質(zhì)子HF氫鍵HF鍵能介于共價(jià)鍵和范德華力之間。HFHF具有飽和性和方向性。強(qiáng)弱與這個(gè)原子有關(guān)？FHF OHO NHN 分子內(nèi)氫鍵：水楊酸分子間氫鍵：H2ONH32 下列分子中偶極矩0的是A. CO2 B. CH4 C. NH3 D. BeCl2O=C=O1、下列分子中極性最小的是 A、LiF B、HCl C、HBr D、HF1、判斷

16、下列分子間存在什么作用力？CH4H2OCH3CH2OHH2OCH4CO2誘導(dǎo)力，色散力取向力，誘導(dǎo)力，色散力，氫鍵色散力第四節(jié) 離子極化及晶體結(jié)構(gòu)一、離子極化1、離子極化及變形性陽離子極化作用大，陰離子變形性大。問題1：離子的半徑、電荷及電子層結(jié)構(gòu)對(duì)離子的極化作用有何影響？問題2：離子的半徑、電荷及電子層結(jié)構(gòu)對(duì)離子的變形性有何影響？2、離子極化對(duì)鍵型及化合物性質(zhì)的影響、AgX的溶解性鍵型的影響：、離子型化合物的熔（沸）點(diǎn)共價(jià)型化合物的熔（沸）點(diǎn)，為什么？、離子極化與化合物的顏色。二、晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：1、晶體的定義：物質(zhì)是由原子、分子或離子組成的。當(dāng)這些微觀粒子在三維空間按一定的規(guī)則進(jìn)行排列，形成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)時(shí)，就形成了晶體（crysta